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铝型材锻压生产技术的发展方向
世界铝型材锻压生产技术经过多年的努力有了突飞猛进的发展,形成了完整的铝型材锻压生产体系,基本上能满足市场的需求;但是,铝型材锻压生产及铝型材锻压件较之铝轧制和铝型材挤压来说,仍然规模很小,占据铝材比例很低;随着社会经济发展和技术的进步,特别是节能、环保等对轻量化需求的剧增,铝型材锻压生产及优质锻件以远远不能满足社会发展的需求;为了适应这种发展趋势,大力发展铝型材锻压生产技术显得尤为重要;
今后铝型材锻压生产的发展方向,一方面是扩大规模,增大产能,增加品种和扩展应用领域;另一方面是在研发和应用新技术、新材料、新设备、新工艺上下功夫;其要点归纳如下:
(1)扩大规模,增大产能,设计和制造大型的、高速的、多功能的各种锻压设备,组建若干条大型、先进、多用途的铝型材锻压生产线,满足市场需求;
(2)增加品种,扩大规格范围,提高锻压件质量,满足国民经济各部门、人民生活各方面以及国防军工的需求;
(3)研发和应用新技术、新工艺、新材料和新设备,不断提高铝型材锻压生产技术含量,以达到高产、优质、多品种、多用途、低成本、高效益以及节能、环保、安全的目的;具体包括:
1)提高锻压件的内在质量,提高性价比,提高铝型材锻压件的竞争力;主要是提高它们的力学性能(强度、塑性、韧性、疲劳强度)和可靠度;这需要更好地应用金属塑性变形的理论;应用内在质量更好的材料,如研发新合金、熔铸优质坯料;精确进行锻前加热和锻造及热处理;更严格和更广泛地锻压件进行无损探伤等;
2)省力锻造工艺的研发,节能降耗,改善环保条件;锻件的优点是组织致密而且比较均匀,性能优于焊接件和铸造件,但缺点是需要较大的变形力,因此发展省力的锻造工艺一直是研究人员热衷的一个研究领域;目前省力的途径主要有:①减少拘束系数,实际生产中常用分流的办法来减少变形抗力;②减少流变应力的方法,实际生产中的超塑性成形、半固态模锻和液态模锻均属于这种方法;③减少接触面积;④研发新的锻压方法;⑤减少摩擦阻力,采用新型润滑剂;
3)精密锻造成形工艺的研发与应用;锻件不需要再进行机械加工就能满足公差要求,目前已经能将锻件精度控制在0.01~0.05mm以内;净成形和近终形锻造均属于这类方法;少无切削加工是机械工业提高材料利用率、提高劳动生产率和降低能源消耗的最重要的措施和方向;
4)采用复合工艺,综合利用各种技术的优势,达到减少工序、简化工艺、提高生产效率和质量的目的;这是锻造用坯料使用喷射沉积或半固态方法制备而成,然后将这些坯料经过锻造工艺制备零件的工艺过程;实际生产中坯料可以用多种其他成形工艺方法制备,最后经过锻压而成形均可成为复合工艺;
5)铝型材锻造过程的信息化、自动化和管理现代化;通过模拟化、虚拟化设计与生产,提高生产和技术及管理的现代化水平;铝型材锻造过程CAD、CAE、CAM和CAD/CAE/CAM一体化,实现锻造全过程的虚拟生产、工模具设计与制造的自动化,锻造后铝型材组织性能预测与缺陷预测,人工智能、神经元网络和专家系统实现锻造过程在线质量检测与在线控制,锻造工艺过程、生产过程的信息管理,提升了生产过程的效率,信息化融入铝型材锻造全过程是时代的需求和现代化发展的趋势;
6)微成形技术的研发与应用;微成形通常指零件变形小于0.5mm的变形;这类变形所用材料晶格尺寸没发生多大变化;目前随着微电子工业的快速发展,对微成形技术的需求也越来越大;但微成形技术的一个难点就在于其尺寸效应;
7)多点柔性成形技术的开发与应用;应用成组技术、快速换模等,使多品种、小批量的锻压生产能利用高效率和高自动化的锻压设备或生产线,使其生产率和经济性接近于大批量生产的水平;
8)环境友好成形技术的广泛应用;实现铝型材锻造过程的绿色化、无害化,减少环境危害,同时节约能源,促进节能减排,环境友好的成形工艺过程;
为了大幅度降低成本,提高生产效率和型材质量,提高铝型材锻压生产的整体竞争力,以下几方面也是今后发展铝型材锻压生产技术中值得关注的;
(1)大型整体化:可以将以前的几个部件结合起来构成一个整体,谋求达到单一、轻量化,同时降低生产成本;但是,这需要有大型锻造设备;
(2)连贯生产:粗锻件生产以前到热处理为止,现在延伸到精加工,在机械加工之时进行调整加工补救锻件次级品;及时处理在制造过程中产生的各种问题,采取改善措施,以降低次品率,同时避免加工上的浪费和运输上的损失;形成连贯生产的完整产业链;
(3)计算机控制与利用机械手;用计算机控制来代替以前的人工操作,并且采用机械手,以节省人力,实现整个锻压过程的自动化;
(4)改良模具与简化程序;在铝型材热锻中,模具寿命较短,因此要在取得用户同意的情况下,选择不容易产生角部裂纹的形状;使用高强高韧性的模具材料,研制不干燥蒸发的脱模剂;由于经常是小批量生产,所以缩短装模时间对于降低成本更为重要;
(5)提高铝型材锻造精度;精密锻件是通过无缝锻造、无拔模斜度锻造来提高粗锻件精度,这样可以大幅度减少机械加工费用,降低总成本;
另外,作为新型铝型材锻压技术的开发,考虑加速发展粉末锻造法、液体锻造法和半固态锻压法、复合锻压工艺、热冷复合锻造、旋转加工法、铸锻法等等;
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